浅埋暗挖隧道临近下穿老旧市政排水管道的施工工艺

摘要：西安地铁16号线四标能源三路站出入口暗挖通道穿越2-4-2细砂、2-5-3中砂层，砂层地质自稳性差、透水性强，浅埋暗挖法施工自身存在较大安全风险且临近下穿DN1200市政排污管道，管道距暗挖拱顶0.9m，该管道采用平口砂浆抹带工艺接口，因建设年代久远，管道底部存在多处孔洞水囊，暗挖施工期间易造成有毒气体伤害、管道破损、涌水涌砂等次生灾害，施工期间通过强排污水、管道内衬管施工、管道半拖加固地面锚固法、加密小导管注浆、加大监控量测数据动态指导施工等多重举措，安全顺利通过污水管道地段，证明该施工工艺是一种对浅埋暗挖下穿地下管线切实个性的方法

关键词：地下暗挖  注浆加固  下穿排水管道  内衬法修复管道  监控量测

1 工程概况

西安地铁16号线能源三路站附属A、B出入口过街通道采用暗挖法施工，暗挖通道分别长38.67m，46.17m，暗挖通道宽8.2m，高5.92m，覆土埋深7.1～7.6m，采用CD法施工，穿越2-4-2细砂、2-5-3中砂层，结构位于地下水位以上。暗挖通道下穿DN1200污水管道。污水管壁厚12mm，接口为平口砂浆抹带包封，管道建设年代久远，局部管道接口处年久失修，渗漏形成水囊，依据地质雷达探测管道下部存在空洞4处，管道日常观测最大排污流量1800m³/h，最小排污排量1000m³/h，管道底距暗挖初支开挖面净距为0.9m。

2.总体思路与施工工艺

本工程暗挖隧道施工以控制沉降确保污水管道无变形或破损为要点，以暗挖隧道安全顺利通过污水管道为核心，重点验证管道周边与隧道拱顶土体加固效果。

施工时必须采用预加固措施，尽量减少开挖施工对周围土体的扰动，控制沉降变形，从而确保开挖施工期间，污水管道运行不受影响。施工时拟采用先导流、后加固、再施工的方法穿越污水管道，即开挖初支前对污水管道采取强排措施，减少管道自承重与流量对管道造成影响，其次采用预注浆方案分别对管道下方与管道两侧进行土体加固，管道两侧间隔1m增设超长锚杆将加固体与地面锚板连接，形成悬吊体系，从而减少管道沉降变形量，以达到排水管道保护作用。

3.具体工艺流程与施工方法

3.1工艺流程

暗挖下穿污水管道施工总体施工工序：施工准备→污水强排→污水管道加固与悬吊体系施工→管道修复与内衬管施工→交叉式小导管注浆加固→上端面土体加固→洞身开挖→拱架安装与喷射混凝土→初支背后注浆→监控量测。

3.2具体施工方案与主要施工工艺

3.2.1污水管道强排

将上跨暗挖通道段DN1200污水管道临时采用气囊进行封堵，沿封堵上游采用常用4台22KW水泵临时强排至东侧DN1500雨污混流管道内，备用4台22KW水泵作为应急设备，强排期间每日定时对水泵防护罩杂质进行替换清理，专人负责强排期间水位监测与排泄流量调整。

3.2.2污水管道加固与悬吊体系施工

管道加固分两步实施，第一步由明挖基坑侧壁采用ZLJ-1200型坑道钻机水平向管底0.15m处进行加固，钻孔横向间距0.6m，单孔扩散半径0.3m，管底加固宽度2.5m，注浆浆液采用水泥浆，浆液水灰比1：1（重量比），注浆终压控制在0.3Mpa，注浆采用跳孔法施工，注浆完成后将孔口进行封堵，避免浆液外溢。第二步在地面采用ZLJ-1200型坑道钻机沿管道两侧75°斜向内间距1m梅花型引孔7.2m深，引孔后穿入7.5m长A42，壁厚3.5mm钢管，管端3m间隔0.2m梅花型开设A8mm溢浆孔，并压注双液浆，即水泥水玻璃溶液，体积比1：1，注浆终压控制在0.3Mpa，注浆体在端部形成锚固效果，钻杆地面外漏0.3m与封锚钢板固结，整体形成悬吊体系。

3.2.3管道修复与内衬管施工

首先用联合吸污车利用振动喷头对管道内溢流水泥浆与长期沉积淤泥利用不平衡振动原因进行清理，再利用旋转喷头完成管壁中其余污染物的清理后，利用CCTV检测设备对管道内破损部位进行检测，针对关节破损处采用聚氨酯嵌缝材料进行嵌补，确保管壁完整无渗漏，最后在跨越暗挖通道管段利用直接为1.4mPVC水袋进行内衬管施工，内衬管利用鼓风原因在混凝土管道内铺设平展，无褶皱，管道内间隔1.5m设置设一道内箍环，确保内衬水袋与内箍环与管道内壁密贴。水袋延伸至管口后进行热胀后将管口包裹并采用外箍进行箍结。

3.2.4交叉式小导管注浆加固

在污水管道前后5m范围采用双排小导管，上位小导管打设角度为35°，下位小导管搭设角度为20°，注浆浆液为水泥水玻璃双液浆，超前小导管为A42，壁厚3.5mm钢管，长3m，环向间距0.2m，纵向间距1.5m，拱顶150°范围布置。小导管打设角度偏差不大于1°，孔距与孔深偏差不大于±50mm。小导管注浆压力不大于0.4Mpa，超前小导管注浆宜选用水泥浆或水泥砂浆、水玻璃双液浆；水泥浆的水灰比宜为0.5：1，水泥砂浆配合比宜为1：1～1：2，水玻璃双液宜选用体积比为1：1，注浆加固凝结后拱顶无掉块，拱腰无滑塌为宜。

3.2.5上断面土体加固

掌子面处于砂层易造成滑塌涌砂等不良地质灾害，因此掌子面处于砂层时设置A42*3.5注浆小导管，L=3m，环向间距掌子面外三排0.4m，其他间距1m，纵向间距2m，梅花型布置，掌子面外围三排小导管角度为25°，其他水平打设，注水泥水玻璃浆液，每一循环注浆长度按3m考虑，注浆时需对当前位置掌子面进行喷混封堵处理，掌子面喷混厚度为50mm。

3.2.6洞身开挖

通道采用CD法开挖，单侧导洞采用台阶法施工，以中隔壁临时支撑分为左上台阶、左下台阶、右上台阶、右下台阶，同侧上下台阶开挖面纵向错开3～5m，同层左右开挖面纵向错开10～15m，单榀开挖采用掏挖法，开挖进尺不得超过拱架安装净距，开挖期间留置完整上台阶核心土，核心土留置不小于上台阶2/3高度。下步台阶应在拱部初支结构变形基本稳定且喷射混凝土达到设计强度70%后，方可进行开挖，边墙采用单侧交错开挖，禁止上部初支结构同时悬空。

3.2.7拱架安装与喷射混凝土

按照开挖轮廓线完成开挖后及时进行开挖面初喷，初喷厚度30mm，初喷完成后及时进行拱架安装，拱脚部位采用混凝土块或钢板进行临时支垫，为防止拱顶沉降变形造成污水管道变形破损，在左上、右上拱架1/2处架设临时钢支撑，减少变形，并喷浆封闭初支结构成环。喷浆前在上导洞搭设2根42锁角锚杆，L=3.5m，两根锁角锚杆呈30°夹角，锁角锚杆应与拱架密贴，锁角锚杆压注水泥浆，喷射混凝土应分片依次自下而上进行，并先喷钢架与壁面间混凝土，然后再喷两拱架之间混凝土，每次喷射厚度边墙为100mm，拱顶为60mm，喷射混凝土表面应密实、平整、无裂缝、脱空、漏喷、空鼓等现象。

3.2.8初支背后回填注浆

初期支护完成后及时进行初支背后注浆、保证初支背后密实，注浆压力控制0.5Mpa，注浆采用A42钢管，注浆孔沿隧道拱部及边墙布置，环向间距，起拱线以上为2m，边墙为3m，纵向间距3m，梅花型布置，注浆采用水泥浆。

4.监控量测

针对暗挖下穿雨水管道施工的监控量测，主要从雨水管道顶部与隧道内部进行监测，沿雨水管道中线及边线3m处分别间距3m埋设地表监测点，监测点埋深至雨水管道顶部，隧道内沿管道前后5米范围布设拱顶沉降与洞内收敛监测点，下穿期间加大监测频率，并根据监测数据绘制模拟沉降曲线图，定时动态指导现场施工。

5.重点控制事项

暗挖下穿污水管道施工中重点风险点为管道加固阶段防止注浆压力过大或注浆量超标导致管道受损，其次既是暗挖通道开挖期间洞内及地表土体变形造成管线破损，具体控制要点如下：

1）施工前充分进行强排试验，确保排泄能力达到管道日常排泄能力后对管道进行清淤，管缝进行修补，PVC水袋应安装牢固，防止脱落。

2）严格控制管道加固阶段注浆压力与注浆量，水平注浆单孔注浆压力不大于0.3Mpa，单孔注浆量不超过1.2m³。

3）地面钻孔完成后及时穿入注浆管进行管道两侧注浆加固，除注浆压力与注浆量按照水平注浆控制外严格执行量测阶梯对称逐孔原则，确保注浆钻杆与地面封板焊接牢固，并定时进行补充焊接。

4）及时进行监测量测，注浆期间注浆周期为3h/次，开挖阶段监测频率为2次/天。并及时将监测数据反馈至其他作业班组，做到信息化指导施工。

5）暗挖隧道开挖严格执行“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测、超前探、勤治水”的原则。

6）严格控制砂层地质中的土体加固注浆量与注浆压力，确保注浆效果，控制挖进尺与核心土留置。

6.结语

在下穿排水管道暗挖施工中，其控制要点就是预先对管道进行加固，严格执行18字方针进行开挖施工，并在实施阶段加大监测量测频率是暗挖成功下穿既有管线的重中之重。该工艺在西安地铁16号线能源三路站附属暗挖通道中得道成功运用，为类似工程穿越地下障碍物采用暗挖法施工积累了宝贵的经验。

参考文献

[1]王梦恕.《地下工程浅埋暗挖技术通论》.安徽教育出版社

[2]GB50299-2018.《地下铁道工程施工及验收规范》

[3]白沙.张锋功.《地铁区间暗挖隧道过砂层支护施工工艺》

[4]王婷.《地铁暗挖通道近距离下穿市政管线方案研究》